KR19980078347A

KR19980078347A - Encoder

Info

Publication number: KR19980078347A
Application number: KR1019970015870A
Authority: KR
Inventors: 이정석
Original assignee: 이대원; 삼성항공산업 주식회사
Priority date: 1997-04-28
Filing date: 1997-04-28
Publication date: 1998-11-16

Abstract

엔코더가 개시된다. 이 엔코더는, 모터의 축과 연동하는 패턴판의 위치를 검출하는 엔코더에 있어서, 상기 패턴판의 이동로의 소정 위치에 빛을 주사시키는 광원; 상기 패턴판에 대하여 경사지게 위치하여, 상기 패턴판으로부터의 광이 각 위치 별로 서로 다른 시차로써 반사되게 하는 반사 수단; 상기 반사 수단으로부터의 광 진행 방향에 대하여 광 투과부들이 형성된 마스킹 수단; 상기 마스킹 수단의 각 광 투과부의 출사측에 마련되어, 입사 광을 전기적 신호로 변환시키는 광 검출 수단;을 포함한 것을 그 특징으로 한다. 이에 따라, 각 광 투과부에 입사되는 광이 서로 다른 시차의 패턴 정보를 갖게 되어, 고속 모터에 대한 광 검출기의 수용 능력의 한계성을 극복할 수 있으므로, 고속 모터에 대한 위치 정보를 정확하고 정밀하게 구할 수 있다.The encoder is started. The encoder includes: an encoder for detecting a position of a pattern plate interlocking with a shaft of a motor, the encoder comprising: a light source for scanning light at a predetermined position of a movement path of the pattern plate; Reflection means positioned obliquely with respect to the pattern plate so that the light from the pattern plate is reflected with different parallaxes at each position; Masking means in which light transmitting portions are formed with respect to the light propagation direction from the reflecting means; And light detecting means provided on the output side of each light transmitting portion of the masking means and converting incident light into an electrical signal. As a result, the light incident on each light transmitting part has different parallax pattern information, and overcomes the limitation of the capacity of the light detector for the high speed motor, so that the position information for the high speed motor can be obtained accurately and precisely. Can be.

Description

Encoder

본 발명은 모터의 회전자 위치를 광학적으로 검출하기 위한 엔코더(Encoder)에 관한 것이다. 이와 같은 엔코더는, 반도체 조립 공정에서 사용되는 와이어 본더(Wire bonder) 및 다이 본더(Die bonder) 등의 높은 정밀도가 요구되는 장치에 많이 사용된다.The present invention relates to an encoder for optically detecting the rotor position of a motor. Such encoders are often used in devices requiring high precision, such as wire bonders and die bonders used in semiconductor assembly processes.

일반적으로 구동되는 모터의 회전자 위치를 검출하기 위하여 광학적 엔코더가 많이 사용된다. 이러한 엔코더의 정밀도는 그 분해능에 비례하며, 모터의 회전 속도가 높아질수록 그 분해능을 높이는 데에 많은 어려움이 뒤따르게 된다.In general, an optical encoder is widely used to detect the rotor position of a driven motor. The accuracy of these encoders is proportional to their resolution, and the higher the rotational speed of the motor, the more difficult it is to increase the resolution.

도 1은 종래의 엔코더를 나타낸 발췌적 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 엔코더는, 모터(도시되지 않음)의 축과 연동하는 투과형 패턴판(11); 패턴판(11)에 빛을 주사시키는 광원(12) 예를 들어, 발광 다이오드(Light Emitting Diode); 패턴판(11)으로부터의 광을 전기적 신호로 변환시키는 광 검출기들(131, 132);을 갖추고 있다. 여기서 부호 14는 광원(12)으로부터의 광을 분산시키는 대물 렌즈를 나타낸다.1 is an excerpt configuration diagram showing a conventional encoder. As shown in FIG. 1, a conventional encoder includes a transmissive pattern plate 11 interlocked with an axis of a motor (not shown); A light source 12 for scanning light onto the pattern plate 11, for example, a light emitting diode; And photo detectors 131 and 132 for converting light from the pattern plate 11 into electrical signals. Reference numeral 14 denotes an objective lens for dispersing light from the light source 12.

광원(12)으로부터의 광은 대물 렌즈(14)를 통과하여 분산된다. 이 집속된 광은 모터의 축과 연동하는 투과형 패턴판(11)에 지속적으로 주사된다. 주사되는 동안 어느 시점에서 소정의 패턴(111, 112)이 지나가면, 주사되는 광이 해당되는 패턴(111, 112)을 투과하여, 해당되는 광 검출기(131, 132)에 입사된다. 이에 따라 해당되는 광 검출기(131, 132)로부터 싸인파 전류 신호가 발생된다. 여기서 각 광 검출기(131, 132)로부터의 전류 신호는, 비교기(Comparator, 도시되지 않음)에 입력된다. 그리고 비교기에서는 각 입력 신호의 차이에 따른 구형파 신호를 발생하게 된다. 이러한 구형파 신호는 해당되는 모터의 속도 또는 회전자 위치(회전각)를 제어하는 데에 사용된다.Light from the light source 12 is distributed through the objective lens 14. This focused light is continuously scanned on the transmissive pattern plate 11 which cooperates with the axis of the motor. When the predetermined patterns 111 and 112 pass at some point during the scanning, the scanned light passes through the corresponding patterns 111 and 112 and is incident on the corresponding photo detectors 131 and 132. Accordingly, a sine wave current signal is generated from the corresponding photo detectors 131 and 132. Here, the current signals from the photo detectors 131 and 132 are input to a comparator (not shown). The comparator generates a square wave signal according to the difference between the input signals. These square wave signals are used to control the speed or rotor position (rotation angle) of the corresponding motor.

상기와 같은 종래의 엔코더는, 모터의 회전 속도가 높아지는 경우, 광 검출기(131, 132)의 수용 능력의 한계성으로 인하여, 고속 모터에 대한 위치 정보를 정확하고 정밀하게 구할 수 없다.In the conventional encoder as described above, when the rotational speed of the motor increases, the positional information on the high speed motor cannot be accurately and precisely obtained due to the limitation of the capacity of the photodetectors 131 and 132.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 고속 모터에 대한 광 검출 수단의 수용 능력의 한계성을 극복할 수 있는 구조의 엔코더를 제공하는 것에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an encoder having a structure capable of overcoming the limitation of the capacity of the light detecting means for a high speed motor.

도 1은 종래의 엔코더를 나타낸 발췌적 구성도이다.1 is an excerpt configuration diagram showing a conventional encoder.

도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 엔코더를 나타낸 발췌적 구성도이다.Figure 2 is an excerpt configuration diagram showing an encoder of an embodiment according to the present invention.

도 3은 도 2의 마스크의 정면도이다.3 is a front view of the mask of FIG. 2.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

21...반사형 패턴판, 22...광원,21 ... reflective pattern plate, 22 ... light source,

211, 212, 213, 214...패턴, 231, 232, 233, 234...광 검출기,211, 212, 213, 214 ... pattern, 231, 232, 233, 234 ... light detector,

24...대물 렌즈, 25...프리즘,24 ... objective lens, 25 ... prism,

26...마스크, 261, 262, 263, 264...광 투과부.26 ... mask, 261, 262, 263, 264 ... light transmitting.

상기 목적을 이루기 위하여 본 발명에 의한 엔코더는, 모터의 축과 연동하는 패턴판의 위치를 검출하는 엔코더에 있어서, 상기 패턴판의 이동로의 소정 위치에 빛을 주사시키는 광원; 상기 패턴판에 대하여 경사지게 위치하여, 상기 패턴판으로부터의 광이 각 위치 별로 서로 다른 시차로써 반사되게 하는 반사 수단; 상기 반사 수단으로부터의 광 진행 방향에 대하여 광 투과부들이 형성된 마스킹 수단; 상기 마스킹 수단의 각 광 투과부의 출사측에 마련되어, 입사 광을 전기적 신호로 변환시키는 광 검출 수단;을 포함한 것을 그 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the encoder according to the present invention comprises: an encoder for detecting a position of a pattern plate interlocking with a shaft of a motor, the encoder comprising: a light source for scanning light at a predetermined position of a movement path of the pattern plate; Reflection means positioned obliquely with respect to the pattern plate so that the light from the pattern plate is reflected with different parallaxes at each position; Masking means in which light transmitting portions are formed with respect to the light propagation direction from the reflecting means; And light detecting means provided on the output side of each light transmitting portion of the masking means and converting incident light into an electrical signal.

이하 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 엔코더를 나타낸 발췌적 구성도이다. 도 3은 도 2의 마스크의 정면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예의 엔코더는, 모터(도시되지 않음)의 축과 연동하는 반사형 패턴판(21); 반사형 패턴판(21)의 이동로의 소정 위치에 빛을 주사시키는 광원(22); 반사형 패턴판(21)에 대하여 경사지게 위치하여, 반사형 패턴판(21)으로부터의 광이 각 위치 별로 서로 다른 시차로써 반사되게 하는 프리즘(25); 프리즘(25)으로부터의 광 진행 방향에 대하여 광 투과부(261, 262, 263, 264)들이 형성된 마스크(26); 상기 마스크(26)의 각 광 투과부(261, 262, 263, 264)의 출사측에 마련되어, 입사 광을 전기적 신호로 변환시키는 광 검출기들(231, 232, 233, 234);을 포함하고 있다. 도 2에서 부호 24는 광원(22)으로부터의 광을 집속시키는 대물 렌즈를 나타낸다.Figure 2 is an excerpt configuration diagram showing an encoder of an embodiment according to the present invention. 3 is a front view of the mask of FIG. 2. As shown in Fig. 2, the encoder of this embodiment includes: a reflective pattern plate 21 interlocked with an axis of a motor (not shown); A light source 22 that scans light at a predetermined position of the movement path of the reflective pattern plate 21; A prism 25 positioned obliquely with respect to the reflective pattern plate 21 so that the light from the reflective pattern plate 21 is reflected with different parallax at each position; A mask 26 in which light transmitting portions 261, 262, 263, and 264 are formed in the light propagation direction from the prism 25; And photo detectors 231, 232, 233, and 234 provided on the output side of each light transmitting part 261, 262, 263, and 264 of the mask 26 to convert incident light into an electrical signal. In FIG. 2, reference numeral 24 denotes an objective lens for focusing light from the light source 22.

광원(22)으로부터의 광은 대물 렌즈(24)를 통하면서 집속되어, 반사형 패턴판(21)의 이동로의 소정 위치에 지속적으로 주사된다. 주사되는 동안 어느 시점에서 소정의 패턴(211, 212, 213, 214)이 지나가면, 주사되는 광이 해당되는 패턴(211, 212, 213, 214)에서 반사된다. 해당되는 패턴(211, 212, 213, 214)에서 반사되는 광은 대물 렌즈(24)를 통하여 프리즘(25)에 입사된다. 여기서 프리즘(25)이 반사형 패턴판(21)에 대하여 경사지게 위치되어 있으므로, 프리즘(25)의 반사면에 도달된 광은 각 위치 별로 서로 다른 시차의 패턴 정보를 갖는다. 예를 들어, 반사형 패턴판(21)의 반사 지점과 가장 먼 거리의 지점(D)에 도달된 광은 다른 지점들(C, B, A)에 도달된 광에 비하여 상대적으로 빠른 패턴 정보를 갖는다. 이와 반대로, 반사형 패턴판(21)의 반사 지점과 가장 가까운 거리의 지점(A)에 도달된 광은 다른 지점들(B, C, D)에 도달된 광에 비하여 상대적으로 늦은 패턴 정보를 갖는다. 따라서 광학적 위치 조정에 의하여, 마스크(26)의 각 광 투과부(261, 262, 263, 264)를 통하여 각 광 검출기(231, 232, 233, 234)에서 검출되는 전류 신호는, 서로 모터(도시되지 않음)의 1/4 회전 주기만큼의 시차를 갖게 할 수 있다. 예를 들어, 모터의 각속도가 ω, 그리고 시간이 t 인 경우, 제4 광 검출기(234)로부터의 전류 신호가 sin ω·t 이면, 제3 광 검출기(233)로부터의 전류 신호가 sin (ω·t - π/2), 제2 광 검출기(232)로부터의 전류 신호가 sin (ω·t - π), 그리고 제1 광 검출기(231)로부터의 전류 신호가 sin (ω·t - 3π/2)가 되게 할 수 있다. 이와 같이 상기 각 광 투과부(261, 262, 263, 264)에 입사되는 광이 서로 다른 시차의 패턴 정보를 갖게 되어, 고속 모터에 대한 광 검출기(231, 232, 233, 234)의 수용 능력의 한계성을 극복할 수 있다.The light from the light source 22 is focused while passing through the objective lens 24, and is continuously scanned at a predetermined position of the movement path of the reflective pattern plate 21. When a predetermined pattern 211, 212, 213, 214 passes at some point during scanning, the scanned light is reflected in the corresponding patterns 211, 212, 213, 214. Light reflected by the corresponding patterns 211, 212, 213, and 214 is incident on the prism 25 through the objective lens 24. Since the prism 25 is inclined with respect to the reflective pattern plate 21, the light reaching the reflective surface of the prism 25 has different parallax pattern information for each position. For example, the light that reaches the point D farthest from the reflection point of the reflective pattern plate 21 may have relatively faster pattern information than the light that reaches the other points C, B, and A. Have On the contrary, the light reaching the point A of the closest distance to the reflection point of the reflective pattern plate 21 has pattern information relatively later than the light reaching the other points B, C, and D. . Therefore, the current signals detected by the photodetectors 231, 232, 233, and 234 through the light transmitting portions 261, 262, 263, and 264 of the mask 26 by optical positioning are mutually motors (not shown). Parallax by 1/4 rotation period. For example, when the angular velocity of the motor is ω and the time is t, if the current signal from the fourth photodetector 234 is sin ω · t, the current signal from the third photodetector 233 is sin (ω). T − π / 2), the current signal from the second photodetector 232 is sin (ωt − π), and the current signal from the first photodetector 231 is sin (ω · t − 3π / 2) can be made. As described above, light incident on the light transmitting parts 261, 262, 263, and 264 has different parallax pattern information, thereby limiting the capacity of the light detectors 231, 232, 233, and 234 for a high speed motor. Can overcome.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and modifications and improvements are possible at the level of those skilled in the art.

이상 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 엔코더에 의하면, 각 광 투과부에 입사되는 광이 서로 다른 시차의 패턴 정보를 갖게 되어, 고속 모터에 대한 광 검출기의 수용 능력의 한계성을 극복할 수 있으므로, 고속 모터에 대한 위치 정보를 정확하고 정밀하게 구할 수 있다.As described above, according to the encoder according to the present invention, since the light incident on each light transmitting portion has different pattern of parallax, the limitation of the capacity of the light detector for the high speed motor can be overcome. The location information for can be obtained accurately and precisely.

Claims

An encoder for detecting a position of a pattern plate interlocking with a shaft of a motor, comprising: a light source for scanning light at a predetermined position of a movement path of the pattern plate; Reflection means positioned obliquely with respect to the pattern plate so that the light from the pattern plate is reflected with different parallaxes at each position; Masking means in which light transmitting portions are formed with respect to the light propagation direction from the reflecting means; And light detecting means provided on the output side of each light transmitting portion of the masking means, and converting incident light into an electrical signal.

The encoder according to claim 1, wherein the pattern plate is reflective.

The encoder according to claim 2, wherein the light from the light source is focused by an objective lens.